سایر رسانه‌ها: شکل‌دهی پرتو (Beamforming) یک روش انتقال سیگنال رادیویی است که اکسس پوینتی (Access Point) که دارای این تکنولوژی باشد، انرژی سیگنال رادیویی را به سمت کاربران فعال در شبکه WI-FI، متمرکز و هدایت می‌کند. این کار علاوه بر افزایش پهنای باند هر کاربر، منجر به افزایش محدوده پوشش اکسس پوینت و گسترش بیش تر شبکه و در نهایت جلوگیری از هدر رفت انرژی در انتقال داده می شود. در گزارش پیش رو ابتدا مختصری بر فناوری نسل پنجم اینترنت و توانایی‌های آن می‌پردازیم و سپس از بین تکنولوژی‌های وابسته به نسل پنجم که سرعت بالای آن را فراهم می‌کند شکل دهی پرتو را معرفی و تعریف می کنیم. اهمیت پرداختن به این موضوع از آن جهت است که فناوری نسل پنجم امروز در کشور ما به صورت فراگیر در حال پیاده سازی است. بنابراین اپراتورهایی مثل همراه اول که شبکه‌ای با پوشش گسترده دارند و به سمت پیاده سازی یوزکیس‌های تجاری رفته‌اند، خوب است که از فناوری‌هایی نظیر شکل‌دهی پرتو جهت بهبود منابع خود بهره‌مند شوند.
فناوری نسل پنجم و توانمندی های آن
یکى از تکنولوژى هاى نوینى که زندگى انسان ها را در ۱۰۰ سال اخیر دستخوش تغییر کرده در حوزه مهندسى الکترونیک و ارتباطات است. تکنولوژى بى سیم اجازه داد انسان ها به صورت موبایل و متحرک با هم ارتباط برقرار کنند. تقریبا ً بیشتر وسایل ارتباطى که امروزه با آن ها سر و کار داریم، از تکنولوژى وایرلس یا بى سیم بهره مى برند. گوشى هاى تلفنى که هر سال به روز مى شوند و ما براى خرید آن ها صف مى کشیم، از این زیرساخت استفاده مى کنند. چیزى که به تازگى در دنیاى ما در حال مطرح شدن است، تکنولوژى 5G یا نسل پنجم این سرى از فناورى هاست که قرار است دنیاى ما را دگرگون کند.
فناوری نسل پنجم قادر است هزار برابر ترافیک بیشترى را نسبت به شبکه هاى امروزى مدیریت کند و سرعت آن بیش از ۱۰ برابر سرعت 4G یا LTEاست. براى درک بهتر این سرعت می توان سرعت دانلود فیلم ها را در نظر گفت به طوری که یک فیلم سینمایى ۱ گیگابایتى با کیفیت HD در کمتر از ۱ ثانیه دانلود مى شود؛ یعنى حدود ۱ گیگابایت بر ثانیه. این درحالی است که این سرعت مینیموم 5G است و می تواند تا ده‌ها برابر افزایش یابد. تا جایى که مى‌توان یک فیلم چند ۱۰ گیگابایتى با کیفیت ۸k را در دو تا سه ثانیه دانلود کرد. همچنین در 5G سرعت واکنش کاهش مى یابد. براى درک سرعت واکنش 5G می‌توان آن را با سرعت واکنش انسان مقایسه کرد که به صورت میانگین چیزى حدود ۲۵۰ میلى ثانیه است.
یعنى انسان مى‌تواند در کمتر از یک ثانیه واکنش نشان دهد. البته این مقدار در امور مختلف متفاوت است، ولى اساساً انسان بسیار سریع است. سرعت واکنش در5G ،۱ میلى ثانیه است. این سرعت با کلیک کردن روى لینک‌ها قابل حس کردن نیست! به همین دلیل است که نسل پنجم تکنولوژى وایرلس فراتر از گوشى‌هاى تلفن و مقایسه کردن سرعت دانلود و از این قبیل مسائل است.
این نسل از فناورى، زیرساخت برخى تکنولوژى هاى دیگر مثل اینترنت اشیاء، هوش مصنوعى و واقعیت مجازى و افزوده است. یعنى کاربرد اصلى این تکنولوژى با این میزان سرعت و سرعت واکنش، در جایى مثل اتومبیل‌هاى خودران و بدون سرنشین خواهد بود.
ماشینى که توسط ربات هدایت مى شود، در آن واحد در حال محاسبه کردن هزاران شی و جسم است که هر کدام ماهیت متغیرى دارند. به همین خاطر است که وقتى یک گربه جلوى ماشینى با سرعت ۶۰ تا ۷۰ کیلومتر بر ساعت مى پرد، سرعت واکنش بالاى 5G باعث مى شود اتومبیل واکنش نشان دهد. چنین بستر و زیرساختى براى پا گرفتن صنعت خودروهاى بى سرنشین لازم است. همچنین این حد از سرعت باعث مى شود که ما در دنیاى واقعیت مجازى به صورت time Real تعامل داشته باشیم مانند جراحى که مى تواند بدون حضور فیزیکى بدن یک موجود زنده را در نقطه دیگرى از دنیا جراحى کند.
فناوری های مورد استفاده در فناوری نسل پنجم
ارایه فناوری نسل پنجم ملزوماتی متفاوت از نسل های دیگر دارد که سرعت بالای این فناوری از آن ناشی شده است. اولین تفاوت فناوری نسل پنجم با سایر نسل‌ها در این است که 5G در محدوده فرکانس هاى بالاتر یا به اصطلاح امواج میلى مترى قرار دارد. این محدوده توسط موبایل‌ها یا دیگر وسایل الکترونیک اشغال نشده است و در دسترس قرار گرفتن آن به معنى پهناى باند بیشتر براى همه است. اما با توجه به اینکه فرکانس بالا معادل طول موج کوتاه است، برای انتقال اطلاعات در بردهای بالا آنتن‌های 4G به کار نمی آیند و در نتیجه در فناوری‌های نسل پنجم از آنتن هاى کوچک یا cell Smallاستفاده می شود.
تکنولوژى بعدى که در نسل پنجم استفاده می شود MIMO Massive است. مایمو که از output multiple input multiple گرفته شده است، به این معنى است که یک سیستم در یک لحظه بتواند هم اطلاعاتى را ارسال کند و هم اطلاعاتى را دریافت کند.
در حال حاضر آنتن هاى 4G حدوداً ۱۲ پورت دارند، درحالى که ایستگاه هاى مسیو مایمو مى توانند حدود ۱۰۰ پورت را ساپورت کنند. این مقدار مى تواند ظرفیت شبکه هاى 5G را تا ۲۲ برابر یا بیشتر، افزایش دهد. اما مسیو مایمو نیز مشکلات خاص خودش را دارد. در حال حاضر آنتن هاى مخابراتى سیگنال‌هاى مخابراتى را در یک لحظه در همه جهات ارسال مى‌کنند.
اگر بخواهیم همین کار را در مسیو مایمو انجام دهیم، ممکن است در سیگنال‌ها تداخل به وجود آید. براى حل این موضوع به تکنولوژى Beamforming مى‌رسیم.
شکل دهی پرتو منشاء سرعت فناوری نسل پنجم
بیم فرمینگ براى سیگنال‌هاى مخابراتى مانند چراغ راهنمایى است. به جاى اینکه ایستگاه فرستنده، امواج را در همه جهت‌ها ارسال کند، سیگنال‌ها را در یک جهت خاص براى کاربرى خاص مى‌فرستد. این دقت، تداخل امواج را از بین مى‌برد و کارایى بیشترى نیز دارد؛ کارایى بیشتر به معنى آن است که ایستگاه مى‌تواند سیگنال‌هاى ورودى و خروجى بیشترى را در هر لحظه مدیریت کند.
براى درک بهتر نحوه عملکرد بیم فرمینگ فرض کنید در یک ساختمان هستید و مى‌خواهید با فرد دیگرى تماس بگیرید. مسیو مایمو همه سیگنال‌ها را دریافت مى‌کند و زمان رسیدن آن سیگنال‌ها و جهت آمدن سیگنال را ذخیره مى‌کند؛ سپس از الگوریتم‌هاى پردازش سیگنال‌ها استفاده مى‌کند.
پس از این پردازش‌ها، محل دقیق گوشى شما، یعنى جایى که از آن سیگنال فرستاده شده است، مشخص مى‌شود. بعد از این مرحله بهترین مسیر براى فرستادن سیگنال‌ها به گوشى شما مسیریابى مى‌شود. این کار براى تمامى دستگاه‌هاى متصل به شبکه نیز اجرا مى‌شود.
ناگفته نماند که کارهاى دیگرى نیز براى بهبود نتیجه و کاهش تداخل‌ها انجام مى‌شود. به بیان ساده‌تر مى‌توان این فرآیند را به تفاوت لامپ و چراغ قوه تشبیه کرد؛ لامپ نور را به همه جهات مى‌تاباند و دور تا دور خود را به گیرنده هدایت مى‌شوند. روشن مى کند و چراغ قوه فقط جایى که بخواهیم را روشن مى‌کند. در این تکنولوژى امواج مستقیماً به گیرنده هدایت می‌شوند.
بنابر آنچه گفته شد و با توجه به اینکه فناوری نسل پنجم در کشور در حال گسترش است، انتظار می‌رود که اپراتورهای مخابراتی و به‌ویژه اپراتور همراه اول که در ارائه یوزکیس‌های مبتنی بر نسل پنجم پیشرو بوده است برای صرفه جویی در انرژی از فناوری شکل دهی پرتو استفاده کند.
پایگاه خبری تحلیلی فناوری